传感器与检测技术(周杏鹏版)第一章知识讲稿.ppt

第一章 绪论 ;1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势 ; 1.1 传感器与检测技术的地位与作用;1.1.2 检测的概念 检测是指在生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。 ;1.1.3 传感器与检测技术的地位与作用 检测技术是自动化和信息化的基础与前提。 ;城市生活污水处理;新型武器和装备的研制与测试;先进医疗检测仪;防火防盗和见用电器安全检测;1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势 ;1.2 检测系统的组成;由图可知： 首先通常由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转换成电参量信号，然后经信号调理（包括：信号转换、信号检波、信号滤波、信号放大等）、数据采集、信号处理后，进行显示、输出；加上系统所需的交、直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的现代检测（仪器）系统 。 ;1. 传感器 传感器性能要求： 准确性 传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系 ； 稳定性 传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度而变化 ； 灵敏度 要求被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号； 其他 如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。;1.2 检测系统的组成;2. 信号调理 信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。对信号调理电路的一般要求是： 能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号； 信噪比高，抗干扰性能要好。;1.2 检测系统的组成;3. 数据采集 数据采集是对信号调理后的连续模拟信号离散化并转换成与模拟信号电压幅度相对应的数值信息，同时把数据及时传递给微处理器或自动存储。性能指标如下： 输入模拟电压信号范围 单位V； 转换速度 单位次/秒； 分辨率 以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征； 转换误差 实际转换数值与理想A/D转换器理论转换值之差。;1.2 检测系统的组成; 4. 信号处理 现代检测仪表、检测系统中的信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）或为核心来直接采用工业控制计算机构建。;1.2 检测系统的组成;5. 信号显示 检测仪表和检测系统在信号处理器计算出被测参量的当前值后送至各自的显示器作实时显示，以及时知道被测参量的瞬时值、累积值或其随时间的变化情况。显示器一般可分为指示式、数字式和屏幕式三种。;1.2 检测系统的组成;6.信号输出 通常把测量值及时传送给监控计算机、可编程控制器（PLC）或其他智能化终端。检测仪表和检测系统的输出信号通常有4～20 mA的电流模拟信号和脉宽调制PWM信号及串行数字通信信号等多种形式，需根据系统的具体要求确定。;串口、网口信号输出;7.输入设备 输入设备用于输入设置参数，下达有关命令等。最常用的输入设备是各种键盘、拨码盘、条码阅读器等。通过网络或各种通信总线利用其他计算机或数字化智能终端，实现远程信息和数据输入的方式将会得到更多的应用。;触摸屏;8.稳压电源 由于工业现场通常只能提供交流220 V工频电源或+24 V直流电源，传感器和检测检测系统通常不经降压、稳压就无法直接使用；因此需根据传感器和检测检测系统内部电路实际需要，自行设计稳压电源。;稳压电源;1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势 ;1.3 传感器与检测系统的分类;1.3 传感器与检测系统的分类;1. 按被测参量分类 电工量 电压、电流、电功率、电阻、电容、频率、磁场强度、磁通密度等； 热工量 温度、热量、比热、热流、热分布、压力、压差、真空度、流量、流速、物位、液位、界面等； 机械量 位移、形状，力、应力、力矩、重量、质量、转速、线速度、振动、加速度、噪声等； 物性和成分量 气体成分、液体成分、固体成分、酸碱度、盐度、浓度、粘度、粒度、密度、比重等； 光学量 光强、光通量、光照度、辐射能量等； 状态量 颜色、透明度、磨损量、裂纹、缺陷、泄漏、表面质量等。 ;2. 按被测参量的检测转换方法分类 电磁转换 电阻式、应变式、压阻式、热阻式、电感式、互感式、电容式、阻抗式、磁电式、 热电式、压电式、霍尔式、振频式、感